Um Panorama da Pesquisa em Blockchain no Brasil

^{por Glauber Dias Gonçalves (UFPI), Emanuel Coutinho (UFC) e Allan Edgard Silva Freitas (IFBA)}

Diversas aplicações necessitam de operações que garantam a integridade dos dados e possibilidade de rastreabilidade ou auditorias. Tais aplicações tinham majoritariamente um modelo centralizado, em que uma instituição tem o controle e a confiança dos usuários. Contudo, a tecnologia blockchain tem modificado esse cenário em direção à adoção de aplicações com modelo descentralizado.

Isso pode ser observado, em especial, com o surgimento da criptomoeda Bitcoin, onde a ideia de blockchain foi originada (NAKAMOTO, 2008). Soma-se a esse fato sucessivas crises de confiança das pessoas nas instituições e nos modelos de gerência centralizados, notavelmente deflagrada a partir da crise do sistema financeiro americano em 2007. 

Assim, a tecnologia blockchain surge nesse contexto de desconfiança nas instituições e muito de sua fama atual veio a partir do Bitcoin e, posteriormente, do Ethereum que acrescentou a funcionalidade de contratos inteligentes (WOOD, 2014).

Esses são os principais sistemas baseados em blockchain atualmente, e são voltados para negociação de cripto ativos de forma totalmente distribuída, ou seja, a gerência e operação do sistema é compartilhada entre vários entes participantes. Ou seja: o campo das finanças vem sendo o mais impactado até o momento com blockchain. 

Para além das finanças, aplicações dessa tecnologia vem se expandindo rapidamente em diversas áreas como cadeia de suprimentos, saúde, educação, meio ambiente e serviços públicos. Há uma efervescente expectativa quanto a estas novas aplicações e aos possíveis benefícios da tecnologia blockchain para os próximos anos.

Blockchain é um tema que vem sendo amplamente discutido, tanto no contexto de tecnologia quanto de negócios. No Brasil, esse movimento também está ocorrendo em diversos setores da sociedade como academia, indústria, governos e mídias de comunicação. 

Mas, o que é blockchain?

De forma simples: 

• Blockchain é uma cadeia de blocos que contém o registro completo das transações de uma aplicação distribuída, semelhante a um livro razão de sistemas contábeis, discriminando a ordem na qual as transações ocorreram (GREVE et al., 2018) 
• Cada bloco nessa cadeia confirma a integridade do bloco anterior, e todo o caminho de volta ao primeiro bloco, via hashes criptográficos contidos nos blocos.  
• Esses blocos encadeados são armazenados em computadores organizados em uma rede par-a-par, pública ou privada. 
• Um usuário interessado em registrar uma transação na blockchain deve submetê-la a um desses computadores membros da rede par-a-par. 
• Cada computador pode receber requisições de transações diferentes, mas apenas um deles construirá o próximo bloco da blockchain, o que é decidido via algum mecanismo de consenso distribuído para eleição do líder da vez. 

Em suma: blockchain unifica técnicas já conhecidas na computação para possibilitar o registro imutável, consistente e descentralizado de transações.

Eventos e pesquisas sobre Blockchain no Brasil

Blockchain é um tema com ampla repercussão na academia. Diversas instituições de ensino e pesquisa no Brasil estão desenvolvendo trabalhos com blockchain que se estendem a diferentes áreas do conhecimento. 

Na sequência, apresentamos um panorama das pesquisas sobre blockchain desenvolvidas pela comunidade científica brasileira que, em sua maior parte, compreende especialistas das áreas de ciência da computação e engenharia. O panorama foi construído com base em artigos técnicos e científicos dos eventos realizados pela Sociedade Brasileira de Computação (SBC), de 2017 a 2021, categorizados com as palavras chaves blockchain, criptomoeda e cadeia de blocos. 

Quais eventos da comunidade científica estão discutindo blockchain?

O número de publicações sobre blockchain tem se intensificado no Brasil por meio dos eventos da SBC. Como mostra a figura abaixo, há um explícito amadurecimento das pesquisas nesse tema e maior disseminação dessas, considerando o aumento notável na quantidade de publicações no período de 2017 a 2021.

Figura 1. Quantidade de publicações por ano

Identificamos 21 eventos distintos no Brasil, alguns desses com mais de uma edição somando um total de 37 eventos, e um total de 98 artigos publicados no período de 2017 a 2021. Os artigos foram publicados na trilha principal de simpósios, em workshops, minicursos e salões de ferramentas. Destacamos o Congresso da Sociedade Brasileira de Computação (CSBC): esse é um evento maior que inclui todos os quatro tipos de eventos mencionados.

Alguns simpósios maiores, como o SBRC e SBSeg, têm workshops, minicursos e salões de ferramentas associados. Nesses casos, utilizamos os eventos menores como a unidade de identificação. Há diversos eventos que agregam a comunidade científica especializada e os domínios de pesquisa que vem atraindo a atenção dessa comunidade. Abaixo, apresentamos os principais deles para orientar estudantes, pesquisadores e entusiastas da tecnologia blockchain a se articularem e contribuírem com as iniciativas de pesquisas existentes.

É importante mencionar que esses eventos já envolvem 7 comissões especiais (CE) da SBC distintas, além do comitê gestor (CG) do CSBC, o que indica blockchain como um tema de interesse para diferentes áreas da computação. 

Tabela 1. Quantidade de publicações por evento e link para a comissão especial (CE) ou comitê gestor (CG) da SBC ao qual o evento está vinculado.

evento	qtd	%	link
Workshop Blockchain: Teoria, Tecnologia e Aplicações (WBlockchain)	42	42,86%	CE-RESD
Simpósio Brasileiro de Segurança da Informação e de Sistemas Computacionais (SBSeg)	18	18,37%	CE-SEG
Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos (SBRC)	8	8,16%	CE-RESD
Workshop de Trabalhos de Iniciação Científica e de Graduação do SBSeg (WTICG-SBSeg)	4	4,08%	CE-SEG
Minicursos do SBSeg (M-SBSeg)	3	3,06%	CE-SEG
Minicursos do Simpósio Brasileiro de Computação Aplicada a Saúde (M-SBCAS)	3	3,06%	CE-CAS
Simpósio Brasileiro de Computação Ubíqua e Pervasiva (SBCUP)	3	3,06%	CG-CSBC
Simpósio Brasileiro de Sistemas de Informação (SBSI)	2	2,04%	CE-SI
Workshop on Computer and Communication Systems Performance (WPerformance)	2	2,04%	CG-CSBC
Workshop de Modelagem e Simulação de Sistemas Intensivos em Software (MSSiS)	2	2,04%	CE-ES
Simpósio Brasileiro de Engenharia de Software (SBES)	1	1,02%	CE-ES
Workshop sobre as Implicações da Computação na Sociedade (WICS)	1	1,02%	CG-CSBC
Workshop do testbed FIBRE (WFibre)	1	1,02%	CG-CSBC
Simpósio Brasileiro de Componentes, Arquiteturas e Reutilização de Software (SBCARS)	1	1,02%	CE-ES
Brazilian Symposium on Computing Systems Engineering (SBESC)	1	1,02%	CE-ESC
Workshop de Testes e Tolerância a Falhas (WTF)	1	1,02%	CE-TF
Workshop de Gestão de Identidades Digitais (WGID)	1	1,02%	CE-SEG
Salão de Ferramentas do SBSeg (SF-SBSeg)	1	1,02%	CE-SEG
Workshop de Pesquisa Experimental da Internet do Futuro (WPEIF)	1	1,02%	CE-RESD
Workshop de Regulação, Avaliação da Conformidade e Certificação de Segurança (WRAC+)	1	1,02%	CE-SEG
Workshop sobre Aspectos Sociais, Humanos e Econômicos de Software (WASHES)	1	1,02%	CG-CSBC

A maioria dos trabalhos de blockchain são publicados em eventos relacionados à área de redes e segurança, como o SBRC e SBSeg. Ao se considerar esses dois eventos, também consideramos os seus workshops associados, como o WBlockchain, que atualmente é o maior fórum nacional de discussão de blockchain do ponto de pesquisa e publicação de artigos científicos.

Apesar de terem sido identificados 11 eventos com apenas uma ocorrência de trabalho em blockchain, há o destaque para a área de software. Como blockchain está cada vez mais se inserindo no contexto de desenvolvimento de aplicações e serviços, é natural que trabalhos surjam no contexto de software e sejam publicados nos eventos especializados, como o Simpósio Brasileiro de Engenharia de Software (SBES), o Simpósio Brasileiro de Componentes e Arquiteturas de Software (SBCARS), e o Workshop em Aspectos Humanos e Sociais do Software (WASHES), além dos workshops do SBRC (WTF e WPEIF), salão de ferramentas e workshops do SBSEG (SF-SBSEG, WRAC+ e WGID), evento associados ao CSBC (WFIBRE e WICS) e o SBESC. Isso possibilita a inclusão de aspectos de blockchain em diversas áreas, comprovando a característica interdisciplinar.

Quais os tópicos de pesquisa dominantes?

Os artigos encontrados podem ser organizados em dois grandes tópicos: Plataformas e Aplicações. 

O tópico de Aplicações é notavelmente majoritário, com 71% dos trabalhos, devido a tecnologia surgir de uma aplicação — o Bitcoin. Essa aplicação reuniu técnicas já desenvolvidas em anos de pesquisas em sistemas distribuídos e redes de comunicação. O tópico Plataformas, por sua vez, considera as pesquisas que constituem a base para as aplicações (LUNARDI; ZORZO, 2020). 

Plataformas 

Consenso Distribuído e Infraestrutura de Redes são os dois domínios mais abordados pelos artigos: 39% e 25%. A pesquisa nesses domínios já era bem estabelecida no Brasil antes do surgimento da tecnologia blockchain e conta com comunidades de pesquisadores experientes. A Tabela abaixo mostra a quantidade de artigos sobre Plataformas de acordo com seus domínios de pesquisa.

Tabela 2. Artigos sobre Plataformas e seus domínios.

plataformas	qtd	%
Consenso Distribuído	11	39%
Infraestrutura de Computadores	7	25%
Blockchain Pública e Permissionada	5	18%
Contratos Inteligentes e DAO	3	11%
Estrutura de Dados	1	4%
Assinatura Digital	1	4%

Os outros domínios são temas emergentes (com exceção de estrutura de dados e assinatura digital) e específicos de blockchain. Por exemplo, o domínio Blockchain Pública e Permissionada ocupa a terceira posição dentre os domínios mais abordados com 18% dos artigos no tópico Plataformas.

Esse domínio retrata o ciclo evolutivo de blockchain que, semelhante a outras tecnologias emergentes, inicia via aplicações disponíveis para todos os nichos de usuários. Posteriormente, são desenvolvidas aplicações para blockchains permissionadas, isto é, redes blockchains privadas, onde o acesso é exclusivo aos membros de uma corporação, ou de um consórcio de corporações.

Exemplos relevantes de blockchains públicas são plataformas como Bitcoin e Ethereum, abertas a todas as pessoas que desejam comprar ou vender criptomoedas ou tokens. Por outro lado, plataformas como Hyperledger e R3 possibilitam o desenvolvimento de blockchains permissionadas para corporações.

Recentemente o BNDES tem liderado o desenvolvimento da blockchain permissionada denominada Rede Blockchain Brasil (RBB, 2020) voltada para aplicações governamentais, seguindo os padrões da já existente Latin America e Caribe Blockchain (LACChain) liderada pelo Banco Interamericano de desenvolvimento (BID). 

Contratos Inteligentes e DAO (abreviação em inglês para Organizações Autônomas Descentralizadas) são assuntos ainda mais específicos de blockchain. 

Um contrato inteligente que automatiza rotinas acordadas entre negociantes em um programa de computador é uma ideia já concebida há algum tempo por visionários da computação (SZABO, 1996). Contudo, é a tecnologia blockchain que vem possibilitando a confiança das partes negociantes em um programa, isto é, o código imutável registrado em blockchain, ao invés de intermediários como bancos e cartórios para a custódia do contrato. 

DAO oferecem serviços de ampla utilidade, publicamente, para usuários de forma individual ou comunitária, baseado em contratos inteligentes, constituindo uma aplicação descentralizada ou dApp. Uma DAO geralmente está associada a um ou mais dApp(s) para prestar um serviço do tipo financeiro (câmbio, pagamentos, empréstimos), entretenimento (jogos, apostas, compartilhamento de conteúdo multimídia), oráculo (fiscalizador de um serviço) e outros. 

Toda essa gama de DAO e seus respectivos dApps formam um ecossistema de serviços que vem atraindo cada vez mais usuários para as plataformas blockchain habilitadas a executar contratos inteligentes como Ethereum, Algorand e Neo. Contratos Inteligentes e DAO são dois domínios de pesquisa emergentes em que se observa um crescente interesse das comunidades de pesquisadores nacionais, e por conseguinte, espera-se um aumento de publicações.

Aplicações

Utilizamos a taxonomia para aplicações da tecnologia blockchain proposta por Casino et al. (2019) para categorizar os domínios dos artigos sobre Aplicações. A Tabela abaixo mostra a quantidade de artigos sobre  Aplicações de acordo com seus domínios de pesquisa.

Tabela 3. Artigos sobre Aplicações de Blockchain e seus domínios.

aplicações	qtd	%
Finanças	16	23%
Internet das Coisas	11	16%
Gerenciamento de Dados	10	14%
Governança	10	14%
Privacidade e Segurança	7	10%
Saúde	5	7%
Educação	4	6%
Negócios e Indústria	4	6%
Verificação de Integridade	3	4%

Finanças é o domínio notavelmente majoritário, pois é o tipo de aplicação para o qual a tecnologia blockchain foi originalmente proposta. As questões que mais despertam interesse de pesquisadores nesse domínio são modelos de redes (grafos), que caracterizam as relações entre usuários via transferência de cripto ativos ou tokens, e a predição de cotação de cripto ativos e anomalias nas grandes redes blockchains, como Bitcoin e Ethereum. 

O interesse inicial em finanças incentivou pesquisas em outros domínios de aplicações. Técnicas para gerenciamento de dados em blockchain vem sendo o segundo maior alvo de publicações dos pesquisadores. Os artigos que identificamos nesse domínio tratam do uso de blockchain para armazenamento de dados de forma distribuída em aplicações de diversos contextos. 

As primeiras blockchains não foram projetadas como banco de dados. Ou seja: transações em Bitcoin e Ethereum possuem campos com um tamanho limitado em poucos bytes visando armazenar informações básicas como identificadores de origem, destino, valor da transação e possivelmente o código de algum script ou contrato a ser executado. 

O armazenamento off-chain indexado por hashes na blockchain, InterPlanetary File System (IPFS) e o uso de blockchain permissionadas como banco de dados distribuído são assuntos que vêm sendo discutidos no domínio gerenciamento de dados.

Em decorrência do desenvolvimento de aplicações para finanças e gerenciamento de dados em blockchain, a comunidade brasileira tem conduzido pesquisas em domínios de aplicações específicas com o intuito de investigar os benefícios da tecnologia blockchain nessas aplicações. Apesar de ainda recentes e em menor quantidade, essas tomaram curso próprio e podem ser organizadas em sub-domínios de aplicações como mostra a tabela abaixo, baseada nos nove domínios e subdomínios propostos por Casino et al. (2019). 

Figura 2. Domínio e subdomínios observados para o tópico Aplicações da tecnologia Blockchain.

Chama atenção os domínios Governança (10 artigos) e Privacidade e Segurança (7 artigos), que são os mais estratificados em subdomínios.

Governança trata de questões estratégicas para governos em que o uso de blockchain pode reduzir burocracia e custos dos serviços públicos, com destaque para os esforços de pesquisa em Identidade Digital Descentralizada (7 trabalhos). 

Privacidade e Segurança trata de uma questão crítica para aplicações baseadas em blockchain. Apesar da tolerância a falhas devido ao funcionamento distribuído da blockchain, há registros de incidentes de segurança devido a “bugs” em contratos inteligentes e ataques de negação de serviço explorando o modelo de tarifação em criptomoedas.

Por outro lado, organizações criminosas exploram a anonimização de usuários, inerente da tecnologia blockchain, para ocultar crimes de estelionato, lavagem de dinheiro e pirâmides financeiras. Esses problemas demandam a intensificação dos esforços de pesquisas em Segurança e Privacidade nos próximos anos. 

As pesquisas nos demais domínios de aplicações, embora menores em quantidade de publicações, já levam a resultados concretos em termos de produto mínimo viável e modelos de negócios para startups. Por exemplo, o relatório técnico de dois importantes hubs de inovação tecnológica (INOVABRA, 2021; DISTRITO, 2020) apontam mais de cem startups brasileiras que oferecem serviços baseados em blockchain para gerenciamento de dispositivos e negócios via Internet das Coisas, cadeia de suprimentos, registros médicos eletrônicos, diplomas, e registro de propriedade intelectual. 

E o que podemos concluir?

Nosso panorama mostra que a pesquisa em blockchain no Brasil tem se ampliado nos últimos anos, com crescimento expressivo de publicações nos eventos nacionais promovidos pela SBC.

Com o amadurecimento e ganho de experiência na tecnologia blockchain, principalmente com a infraestrutura em si, como instalação e configuração, pesquisas com plataformas e desempenho se tornaram mais completas.

Ao verificar a variedade de domínios de pesquisa, percebe-se que a blockchain está sendo explorada em diversos contextos, tanto para pesquisa quanto na indústria. Mesmo com a motivação inicial de criptomoedas, também reforçado nesta pesquisa, percebe-se que a blockchain está sendo utilizada em diversas áreas, como saúde, governança e educação, dentre outras.

Com essa diversidade de domínios, uma tendência é que a blockchain se integre mais às áreas de software, devido à necessidade de requisitos de negócio, análise e projeto, desenvolvimento integrado e testes.

Nota: Essa matéria integra as atividades desenvolvidas pelo CT-Blockchain da RNP, cujos autores são membros: <https://wiki.rnp.br/display/blockchain/CT-Blockchain>. Sugestões e contribuições são bem vindas via contato com os autores. 

Referências

CASINO, Fran; DASAKLIS, Thomas K.; PATSAKIS, Constantinos. A systematic literature review of blockchain-based applications: Current status, classification and open issues. Telematics and informatics, v. 36, p. 55-81, 2019.

DISTRITO. Blockchain e Criptomoedas Report. Distrito Dataminer, 2020. Disponível em: <https://materiais.distrito.me/dataminer-blockchain>.

FREEPIK. Freepik.com. Acesso em: 03 maio 2022. Disponível em: <https://br.freepik.com/fotos-vetores-gratis/>

GREVE, Fabíola et al. Blockchain e a Revolução do Consenso sob Demanda. Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos (SBRC) – Minicursos, 2018.

INOVABRA. Admirável Mundo Blockchain. Descentralização, confiança e transparência nas novas formas de fazer negócio. Fundação Inovabra, 2021. Disponível em: <https://www.inovabra.com.br/blockchain>.

LUNARDI, R. C.; ZORZO, A. F. Estruturando diferentes aplicações com Blockchain. SBC Horizontes, dez. 2020. ISSN 2175-9235. Disponível em: <http://horizontes.sbc.org.br/index.php/2020/12/estruturando-diferentes-aplicacoes-com-blockchain/>.

NAKAMOTO, S. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. 2008. Acesso em: 3 de maio 2022. Disponível em: < https://bitcoin.org/bitcoin.pdf >.

RBB. Rede Blockchain Brasil. Acesso em: 3 de maio 2022. Disponível em: <https://github.com/RBBNet/rbb/> . 

SZABO, N. Smart contracts: building blocks for digital markets. EXTROPY: The Journal of Transhumanist Thought,(16), v. 18, n. 2, p. 28, 1996. Disponível em: <https://www.fon.hum.uva.nl/rob/Courses/InformationInSpeech/CDROM/Literature/LOTwinterschool2006/szabo.best.vwh.net/smart_contracts_2.html >

WOOD, Gavin et al. Ethereum: A secure decentralised generalised transaction ledger. Ethereum project yellow paper, v. 151, n. 2014, p. 1-32, 2014.

Autoria

Glauber Dias Gonçalves (ggoncalves@ufpi.edu.br) é professor associado da Universidade Federal do Piauí. Recebeu título de doutor em Ciência da Computação pela Universidade Federal de Minas Gerais em 2017, onde também se tornou mestre em 2012. Tem experiência na área de Ciência da Computação, com ênfase em análise e modelagem de desempenho de sistemas distribuídos em larga escala, caracterização de cargas de trabalho e de padrões de comportamento de usuários.

Emanuel Coutinho (emanuel.coutinho@ufc.br) é professor Adjunto na Universidade Federal do Ceará (UFC), Campus Quixadá. Graduação em Ciência da Computação pela Universidade Estadual do Ceará (2000). Mestre em Ciência da Computação pela Universidade Estadual do Ceará (2003), trabalhando com grafos, escalonamento e roteamento de veículos. Doutor em Ciência da Computação pela Universidade Federal do Ceará (2014), trabalhando com Computação em Nuvem, métricas e análise de desempenho da elasticidade. Suas áreas de interesse são Computação em Nuvem, Análise de Desempenho, Blockchain, Sistemas de Informação e Engenharia de Software.

Allan Edgard Silva Freitas (allan@ifba.edu.br) é professor Titular do Departamento Acadêmico de Computação do Campus de Salvador do Instituto Federal da Bahia (IFBA). Doutor em Ciência da Computação (2013), Mestre em Engenharia Elétrica (2004) e Bacharel em Ciência da Computação (2002) pela Universidade Federal da Bahia (UFBA). Coordenador Técnico da Rede Metropolitana de Salvador, iniciativa de Redes Comunitárias de Educação e Pesquisa (Redecomep), desde 2005. Professor colaborador do Programa de Pós-Graduação em Mecatrônica da UFBA (PPGM). Está envolvido em diversos projetos de Pesquisa Aplicada e Desenvolvimento no IFBA, em especial em colaboração com RNP e UFBA, e na equipe do Polo de Inovação do IFBA credenciada como Polo EMBRAPII. Assistente do CT-Blockchain da RNP.

como citar essa matéria:
GONÇALVES, Glauber Dias; COUTINHO, Emanuel; FREITAS, Allan Edgard Silva. Um Panorama da Pesquisa em Blockchain no Brasil. SBC Horizontes. ISSN 2175-9235. maio de 2021. Disponível em: <http://horizontes.sbc.org.br/index.php/2022/05/um-panorama-da-pesquisa-em-blockchain-no-brasil/>. Acesso em: dd mês aaaa.